一种发动机及其排气装置的制作方法

1.本实用新型涉及发动机领域，特别是涉及一种排气装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述排气装置的发动机。


背景技术：

2.随着法规越来越严苛，发动机的排温越来越高，对材料的要求也更具挑战。
3.以直列6缸机为例，为了防止前、后缸排气时产生窜气，通常增压器安装位置的排气管上设置有中间隔断，而中间隔断由于受到前、后缸的气体冲击，导致其对温度变化更明显；并且，中间隔断部位随着高温变化，会出现热膨胀应力，随着温度的不断变化，容易发生热疲劳开裂现象，导致使用寿命降低。
4.现有技术中，为了减少排气管之间中间隔断的变形开裂，一般采用更耐热的材料来制作排气管，然而，更耐热的材料成本比较高，从而导致排气管制作的成本很高，不利于生产销售。
5.因此，如何提高排气管的使用寿命，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种排气装置，该排气装置通过在中间隔断中开设热应力释放热膨胀槽，避免中间隔断受热变形问题，提高使用寿命。
7.本实用新型的另一目的是提供一种包括上述排气装置的发动机。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
9.一种排气装置，包括支撑主体，所述支撑主体上设有多个排气通道，相邻两个所述排气通道之间设有中间隔断；所述中间隔断上开设有热膨胀槽，所述热膨胀槽联通相邻两个所述排气通道。
10.优选地，所述热膨胀槽相对于所述中间隔断的延伸方向倾斜设置。
11.优选地，所述热膨胀槽相对于所述中间隔断延伸方向的夹角为10-80
°
。
12.优选地，所述热膨胀槽相对于所述中间隔断延伸方向的夹角为30-60
°
。
13.优选地，所述热膨胀槽的延伸方向与所述排气通道的延伸方向相同。
14.优选地，所述热膨胀槽的宽度为1mm-1.5mm。
15.优选地，所述排气通道的个数为4-6个，沿所述支撑主体的长度方向依次排列；且所述热膨胀槽开设在位于所述支撑主体中间位置的相邻两个所述排气通道之间。
16.优选地，所述热膨胀槽为线切割热膨胀槽。
17.优选地，所述热膨胀槽的宽度d按照公式(1)计算所得：
18.d＝k
×
d1
×△
t
×
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
19.其中，k为设计裕度，取值1-1.5；d1为变形区域材料厚度；
△
t为温度变化值；α为材料热膨胀系数。
20.本实用新型还提供一种发动机，包括上述任意一项所述的排气装置。
21.本实用新型所提供的排气装置，包括支撑主体，所述支撑主体上设有多个排气通道，相邻两个所述排气通道之间设有中间隔断；所述中间隔断上开设有热膨胀槽，所述热膨胀槽联通相邻两个所述排气通道。本实用新型所提供的排气装置，通过在所述中间隔断上开设热膨胀槽，不仅可以避免所述中间隔断所在位置因热应力导致的开裂问题，同时材料热膨胀量会弥补热膨胀槽的间隙，保证发动机性能不受影响，还可以避免因提升排气装置的材料带来的成本上升。
22.本实用新型所提供的发动机设有上述排气装置，由于所述排气装置具有上述技术效果，因此，设有该排气装置的发动机也应当具有相应的技术效果。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型所提供的排气装置一种具体实施方式的正面结构示意图；
25.图2为本实用新型所提供的排气装置一种具体实施方式的背面结构示意图；
26.其中：支撑主体1；排气通道2；热膨胀槽3。
具体实施方式
27.本实用新型的核心是提供一种排气装置，该排气装置使用寿命长，而且不会影响发动机的性能。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述排气装置的发动机。
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供的排气装置一种具体实施方式的正面结构示意图；图2为本实用新型所提供的排气装置一种具体实施方式的背面结构示意图。
30.在该实施方式中，排气装置包括支撑主体1，支撑主体1上设有多个排气通道2，相邻两个排气通道2之间设有中间隔断；中间隔断上开设有热膨胀槽3，热膨胀槽3联通相邻两个排气通道2。
31.具体的，支撑主体1的一端与气缸体连接，另一端与增压器连接，排气通道2中的气体经过汇集后，流入增压器中；由于中间隔断受到气体的冲击，容易发生变形，因此在中间隔断上开设有热膨胀槽3，该热膨胀槽3作为热应力释放热膨胀槽3使用，能够在受热变形时，减少变形，从而提高寿命。
32.在一些实施方式中，为了避免相邻两个排气通道2之间窜气，热膨胀槽3相对于中间隔断的延伸方向倾斜设置，即增加了两个排气通道2之间气体流通的阻力，从而避免由于窜气而导致的发动机性能不稳定的问题；并且，通过台架试验，对比未切热膨胀槽3样件和切热膨胀槽3后的样件发动机性能数据，该切热膨胀槽3方案对发动机性能几乎没有影响。
33.在一些实施方式中，热膨胀槽3相对于中间隔断延伸方向的夹角为10-80
°
。具体
的，热膨胀槽3的倾斜角度相对于中间隔断的延伸方向而言，不宜过大，从而导致窜气问题，也不宜过小，导致尖角的产生，在高温下容易剥落；优选地，热膨胀槽3相对于中间隔断延伸方向的夹角为30-60
°
，更优选为55-60
°
，方便加工，避免尖角的同时，还能有效防止窜气。
34.在一些实施方式中，热膨胀槽3的延伸方向与排气通道2的延伸方向相同，具体的，热膨胀槽3的开设，在贯穿中间隔断的同时，沿支撑主体1的厚度方向延伸，避免整个中间隔断的任意位置出现变形。
35.在一些实施方式中，热膨胀槽3的宽度为1mm-1.5mm，满足热膨胀来补充该热膨胀槽3的间隙。
36.在一些实施方式中，排气通道2的个数为4-6个，沿支撑主体1的长度方向依次排列；且热膨胀槽3开设在位于支撑主体1中间位置的相邻两个排气通道2之间。具体的，当排气通道2为6个时，自支撑主体1的长度方向，也就是左右方向，依次排列，分别为第一排气通道2、第二排气通道2、第三排气通道2、第四排气通道2、第五排气通道2和第六排气通道2，第一排气通道2、第二排气通道2汇总至第三排气通道2中，第五排气通道2和第六排气通道2汇总至第四排气通道2中，中间隔断设置在第三排气通道2与第四排气通道2之间，如图1和图2所示。
37.在一些实施方式中，热膨胀槽3为线切割热膨胀槽，加工方便，精度高。
38.在一些实施方式中，热膨胀槽3的宽度d按照公式(1)计算所得：
39.d＝k
×
d1
×△
t
×
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
40.其中，k为设计裕度，取值1-1.5；d1为变形区域材料厚度；
△
t为温度变化值；α为材料热膨胀系数。
41.具体的，热膨胀槽3的宽度d＝k
×
材料热变形量
△
；材料热变形量δ＝变形区域材料厚度d1
×
温度变化值
△
t
×
材料热膨胀系数α；通过涵盖变形区域材料厚度d1、温度变化值
△
t、材料热膨胀系数α以及设计裕度，作为热膨胀槽3的宽度的设计依据，其中，温度变化值
△
t是指发动机涡前排温温差，通过考虑材料自身的热膨胀系数，计算出最大膨胀量，从而设计合理的热膨胀槽3的宽度，既可以释放热应力，同时也不影响发动机的性能。
42.在一种具体实施例中，以6缸发动机为例，湿式排气管，即水道包裹气道，降低排气管表面温度，该湿式排气管在开发初期，容易断裂，耐久50h就裂，通过将3&4缸中间的中间隔断的部位切一道热膨胀槽3，释放热应力；中间隔断用于分开1、2、3缸和4、5、6缸排气，避免产生窜气，排气不畅降低性能；在切割热膨胀槽3后，通过计算该位置热膨胀量，计算出合适的热膨胀槽3的宽度；让该区域热膨胀变形补偿热膨胀槽3的间隙。经过对比试验，该方案对发动机的性能没有影响。
43.本实用新型所提供的排气装置，通过在中间隔断上开设热膨胀槽3，不仅可以避免中间隔断所在位置因热应力导致的开裂问题，同时材料热膨胀量会弥补热膨胀槽3的间隙，保证发动机性能不受影响，还可以避免因提升排气装置的材料带来的成本上升。
44.除了上述排气装置以外，本实用新型还提供了一种包括上述排气装置的发动机，该发动机的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。
45.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
46.以上对本实用新型所提供的排气装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对
本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种排气装置，其特征在于，包括支撑主体(1)，所述支撑主体(1)上设有多个排气通道(2)，相邻两个所述排气通道(2)之间设有中间隔断；所述中间隔断上开设有热膨胀槽(3)，所述热膨胀槽(3)联通相邻两个所述排气通道(2)。2.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)相对于所述中间隔断的延伸方向倾斜设置。3.根据权利要求2所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)相对于所述中间隔断延伸方向的夹角为10-80
°
。4.根据权利要求3所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)相对于所述中间隔断延伸方向的夹角为30-60
°
。5.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)的延伸方向与所述排气通道(2)的延伸方向相同。6.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)的宽度为1mm-1.5mm。7.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述排气通道(2)的个数为4-6个，沿所述支撑主体(1)的长度方向依次排列；且所述热膨胀槽(3)开设在位于所述支撑主体(1)中间位置的相邻两个所述排气通道(2)之间。8.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)为线切割热膨胀槽。9.根据权利要求1至8任意一项所述的排气装置，其特征在于，所述热膨胀槽(3)的宽度d按照公式(1)计算所得：d＝k
×
d1
×△
t
×
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)其中，k为设计裕度，取值1-1.5；d1为变形区域材料厚度；
△
t为温度变化值；α为材料热膨胀系数。10.一种发动机，包括排气装置，其特征在于，所述排气装置为权利要求1至9任意一项所述的排气装置。

技术总结
本实用新型公开了一种发动机及其排气装置，排气装置包括支撑主体，所述支撑主体上设有多个排气通道，相邻两个所述排气通道之间设有中间隔断；所述中间隔断上开设有热膨胀槽，所述热膨胀槽联通相邻两个所述排气通道。本实用新型所提供的排气装置，通过在所述中间隔断上开设热膨胀槽，不仅可以避免所述中间隔断所在位置因热应力导致的开裂问题，同时材料热膨胀量会弥补热膨胀槽的间隙，保证发动机性能不受影响，还可以避免因提升排气装置的材料带来的成本上升。的成本上升。的成本上升。


技术研发人员：朱豪杰 王利 万俟昊天
受保护的技术使用者：重庆康明斯发动机有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/19